Čeští fyzici hrají klíčovou roli v rozvoji nového oboru spintroniky a altermagnetismu, který má v budoucnu přinést energeticky úspornější čipy pro umělou inteligenci.
Obor spintroniky ukládá a přenáší data pomocí spinu elektronů namísto nebo společně s elektrickým nábojem[1]. Významným průkopníkem tohoto odvětví v tuzemsku je Tomáš Jungwirth, který vystudoval Matematicko-fyzikální fakultu Univerzity Karlovy a spintroniku do Česka přinesl počátkem tisíciletí[2]. Fyzik Tomáš Jungwirth získal české vědecké ocenění Česká hlava[3]. V mezinárodním měřítku potom fyzici Libor Šmejkal, Jairo Sinova a Tomáš Jungwirth obdrželi cenu Europhysics Prize za rok 2026 za ustavení altermagnetismu jako třetí třídy magnetismu[4].
Třetí třída magnetismu a její fungování
V altermagnetu se magnetické spiny střídají a vyrovnávají bez čisté magnetizace, ale rotované uspořádání atomů umožňuje elektronům vést silně spinově polarizované proudy[5]. Podle fyzika Tomáše Jungwirtha altermagnety spojují dříve neslučitelné vlastnosti konvenčních magnetů a antiferomagnetů a umožňují vyšší hustotu zápisu, rychlost a efektivitu[6].
Vývoj tohoto směru se opírá o podrobnou teoretickou i experimentální práci. V roce 2022 publikovali teoretici úplnou symetrickou klasifikaci, která ukázala na stovky kandidátských altermagnetických materiálů[7]. Jedno z prvních experimentálních potvrzení altermagnetismu v teluridu manganu vyšlo v časopise Nature v roce 2024[8].
Spintronika a efektivnější čipy pro umělou inteligenci
Cílem spintroniky podle fyzika Tomáše Jungwirtha není plná náhrada polovodičů, ale vývoj technologií s vyšší kapacitou paměti a efektivnějších čipů pro umělou inteligenci[9]. Antiferomagnety umožňují podle fyzika Jungwirtha rychlejší zápis dat a vyšší energetickou efektivitu v éře rostoucích nároků AI na výpočetní výkon[10].
Tuzemští odborníci hrají v rozvoji těchto technologií celosvětovou roli. Vědci zapojení do projektu TERAFIT zavedli antiferomagnety a altermagnety do celosvětového výzkumu a vývoje základů informačních technologií[11].
Projekt TERAFIT a cesta k funkčním čipům
Na řešení projektu TERAFIT se podílejí Fyzikální ústav AV ČR, Univerzita Karlova a Vysoké učení technické v Brně[12]. Koordinátorem projektu TERAFIT je fyzik Tomáš Jungwirth[13]. Cílem výzkumného projektu TERAFIT je dosažení průlomu k nové generaci informačních technologií se zásadními úsporami na energetické, prostorové i časové škále[14].
Praktická realizace čipů však vyžaduje další vývoj a překonání materiálových výzev. Funkční paměťový čip na bázi altermagnetu dosud neexistuje a výzkum se soustředí na materiály fungující za pokojové teploty[15].
V altermagnetu se magnetické spiny střídají a vyrovnávají bez čisté magnetizace, ale rotované uspořádání atomů umožňuje elektronům vést silně spinově polarizované proudy.
In an altermagnet, the needles also alternate and cancel, so there is no net magnetization, like an antiferromagnet. But the neighbouring atoms are arranged in rotated patterns, and that twist in the crystal’s symmetry lets the electrons carry strongly spin-polarized currents
technews.woxter.comOtevřít zdroj
Cílem výzkumného projektu TERAFIT je dosažení průlomu k nové generaci informačních technologií se zásadními úsporami na energetické, prostorové i časové škále.
Cílem je dosažení průlomu směrem k nové generaci informačních technologií – tři výzkumné záměry projektu se zaměřují na vzájemně propojené průlomy, které povedou k zásadním úsporám na energetické, prostorové i časové škále.
fzu.czOtevřít zdroj
Obor spintroniky ukládá a zpracovává data pomocí spinu elektronů namísto nebo společně s elektrickým nábojem.
The field of spintronics stores and moves information using electron spin instead of (or as well as) electric charge.
technews.woxter.comOtevřít zdroj
Vědci zapojení do projektu TERAFIT zavedli antiferomagnety a altermagnety do celosvětového výzkumu a vývoje základů informačních technologií.
Vědci podílející se na projektu TERAFIT nedávno zavedli antiferomagnety a altermagnety do celosvětového výzkumu a vývoje základů IT a tento tým má rozsáhlé odborné znalosti v oblasti feroelektrik a multiferoik, pokročilých charakterizačních metod a THz technologií.
fzu.czOtevřít zdroj
Fyzik Tomáš Jungwirth získal české vědecké ocenění Česká hlava.
řekl v rozhovoru s ČTK fyzik Tomáš Jungwirth, který letos získal nejvyšší české vědecké ocenění Česká hlava.
tyden.czOtevřít zdroj
Fyzici Libor Šmejkal, Jairo Sinova a Tomáš Jungwirth obdrželi cenu Europhysics Prize za rok 2026 za ustavení altermagnetismu jako třetí třídy magnetismu.
The physicists who showed it, Libor Šmejkal, Jairo Sinova and Tomas Jungwirth, have received the 2026 Europhysics Prize for establishing altermagnetism, as the European Physical Society and Johannes Gutenberg University Mainz announced, and as ScienceDaily reported this weekend.
technews.woxter.comOtevřít zdroj
Cílem spintroniky podle Tomáše Jungwirtha není plná náhrada polovodičů, ale vývoj technologií s vyšší kapacitou paměti a efektivnějších čipů pro umělou inteligenci.
Cílem podle Jungwirtha není nahradit veškeré polovodičové technologie, ale spíše umožnit vyrábět další technologie s větší kapacitou paměti nebo efektivnější čipy pro umělou inteligenci.
tyden.czOtevřít zdroj
Jedno z prvních experimentálních potvrzení altermagnetismu v telaridu manganu vyšlo v časopise Nature v roce 2024.
One of the first confirmations, in manganese telluride, was reported in Nature in 2024, as later papers recount (arXiv).
technews.woxter.comOtevřít zdroj
Antiferomagnety umožňují podle Tomáše Jungwirtha rychlejší zápis dat a vyšší energetickou efektivitu v éře rostoucích nároků AI na výpočetní výkon.
"Antiferomagnety umožňují rychlejší zápis dat a jsou energeticky efektivnější. To je zásadní v éře, kdy umělá inteligence a moderní technologie vyžadují stále větší výpočetní kapacitu," řekl Jungwirth.
tyden.czOtevřít zdroj
Na řešení projektu TERAFIT se podílejí Fyzikální ústav AV ČR, Univerzita Karlova a Vysoké učení technické v Brně.
Řešitelé projektu jsou ze tří předních českých výzkumných institucí – Fyzikálního ústavu AV ČR, Univerzity Karlovy a Vysokého učení technického v Brně.
fzu.czOtevřít zdroj
Koordinátorem projektu TERAFIT je fyzik Tomáš Jungwirth.
říká Tomáš Jungwirth, koordinátor projektu TERAFIT.
fzu.czOtevřít zdroj
Tomáš Jungwirth vystudoval Matematicko-fyzikální fakultu Univerzity Karlovy a spintroniku do Česka přinesl počátkem tisíciletí.
Jungwirth patří mezi průkopníky spintroniky v Česku. Po studiích na Matematicko-fyzikální fakultě Univerzity Karlovy strávil část kariéry ve Spojených státech, kde se se spintronikou poprvé setkal. Do Česka obor přinesl začátkem tisíciletí.
tyden.czOtevřít zdroj
V roce 2022 publikovali teoretici úplnou symetrickou klasifikaci, která ukázala na stovky kandidátských altermagnetických materiálů.
The theorists published a full symmetry classification in 2022 that pointed to hundreds of candidate materials.
technews.woxter.comOtevřít zdroj
Funkční paměťový čip na bázi altermagnetu dosud neexistuje a výzkum se soustředí na materiály fungující za pokojové teploty.
No altermagnet memory chip exists yet. Researchers are now hunting for materials that work well at room temperature and can be grown on chip-making equipment, and hundreds of papers have appeared in just a few years.
technews.woxter.comOtevřít zdroj
Altermagnety spojují dříve neslučitelné vlastnosti konvenčních magnetů a antiferomagnetů a umožňují vyšší hustotu zápisu, rychlost a efektivitu.
"Altermagnety umožňují dosáhnout vyšší hustoty zápisu, vyšší rychlosti a lepší efektivity. Kombinují vlastnosti konvenčních magnetů a antiferomagnetů, které byly dosud považovány za neslučitelné," uvedl vědec.
tyden.czOtevřít zdroj